Тепловой расчет промежуточной ступени турбины. Типы конденсаторов, применяемые в турбинных установках

Федеральное агентство по образованию

Сибирский Федеральный Университет

КГТУ

 Кафедра: ТЭФ

Контрольная работа №1

По предмету:  турбины ТЭС и АЭС                                                                               

Выполнил: студент ЗФ      специальность      100500

шифр                      173062

Лойко П.В.

Проверил:     

Побдорский  Л.Н._________

2007 г.

Задача 2.

Выполнить детальный тепловой расчет промежуточной ступени турбины.

Определить высоты сопловых и рабочих лопаток ℓ1 и ℓ2, потери в ступени, КПД на ободе η, внутренний относительный КПД, внутреннюю мощность ступени Nί.

Дано:

С_о²/2000 = 2,5 кДж/кг – кинетическая энергия входа пара в ступень;

h_о = 50 кДж/кг – адиабатический перепад в ступени (от статических параметров перед ступенью);

ρ = 0,18 – степень реактивности;

α_1эф = 12°- эффективный угол; 

Ψ = 0,88; φ = 0,96 – коэффициенты скорости;

e = 1 – степень парциальности;

d_ср = 0,95 м- средний диаметр ступени.

Кинетическая энергия пара, выходящего из данной ступени, используется в следующей ступени.

Рассчитать уплотнение диафрагмы при площади зазора в уплотнении:

ƒ _у  = 4,5 · 10^{-4 м².}

Z _у = 10 – число гребней;

μ _у = 0,70 – коэффициент расхода в зазоре уплотнения;

G = 61 кг/с – расход пара;

Р_о = 33 бар – начальное давление;

t_о = 310 ⁰С – начальная температура.

Решение.

1. По заданным начальным статическим параметрам пара, температуры и кинетической энергии по i-s диаграмме определяем параметры торможения.

Располагаемый теплоперепад ступени от параметров торможения:

 кДж/кг

Определяем:

Р_о'= 40,6 бар

t_о'= 338,2 ⁰С

V_о'= 0,0636823 м³/кг

i_о'= 3062,3 кДж/кг

Лойко П.В,

2. Оптимальное отношение скоростей:

 = 0,5184

3. Фактическая  скорость:

 м/с

4. Окружная скорость:

 м/с

5. Располагаемые теплоперепады в сопловой и рабочей решетках:

,05 кДж/кг

 = 0,18 · 52,5 = 9,45 кДж/кг

6. По i-s диаграмме определяем параметры пара за решетками:

Р₁ = 27,6 бар     V_1t = 0,0859827 м³/кг   t₁ = 286,9 ⁰С

Р₂ = 26,55 бар     V_2t = 0,088612 м³/кг     t₂ = 282 ⁰С

7. Теоретическая абсолютная скорость выхода из сопловой решетки:

 м/с

8. Отношение давлений в сопловой решетке:

Є₁ = 0,68

9. Выходная площадь сопловой решетки:

-  Є₁ ≥ Є_кр, где Є_кр = 0,546,

м²

10. При расчете ступени скорости, в которой степень парциальности может быть меньше единицы, находим произведение:

0,03 м

11. Оптимальная степень парциальности:

= 0,5 · = 0,866

l₁ =

12. Выбираем хорду профиля сопловых лопаток в интервале:               

b₁ = 40 - 80мм.

Относительный шаг сопловых лопаток:

ť₁ = t₁ / b₁ = 0,7 - 0,8

13. Шаг сопловых лопаток:

t₁ = ť₁ · b₁ = 0,7 · 60= 42мм

Число сопловых лопаток:

14. Элементы входного треугольника скоростей:

0,96 · 293,4 = 281,66 м/с

м/с

<

15. Теоретическая относительная скорость выхода из рабочей решетки:

= 184,1 м/с

16. Выходная площадь рабочей решетки:

 м²

17. Перекрыша  мм, эффективный угол рабочей решетки:

 16°

18. По конструктивным соображениям выбираем хорду профиля рабочих лопаток:

b₂ = 25 - 60мм.

Относительный шаг:

ť₂ = 0,5 - 0,7

19. Шаг и число лопаток:

t₂ = ť₂ · b₂ = 0,7 · 50 = 35мм

20. Элементы выходного треугольника скоростей:

м/с

 47 м/с

74,5°

21. Потери энергии в соплах:

43,05 · (1 – 0,96²) =  3,375 кДж/кг

22. Потери энергии в рабочей решетке:

3,821 кДж/кг

23. Потери энергии с выходной скоростью:

 1,1 кДж/кг

24. Относительный лопаточный КПД ступени:

0,843

25. Расход утечки пара через уплотнение диафрагмы:

0,583 кг/с

26. Потери энергии от утечки через уплотнение диафрагмы:

 кДж/кг

27. Потери на трение и вентиляцию:

62,8 кВт

28. Относительный внутренний КПД ступени:

0,843 – 0,008 – 0,0196 = 0,8154

29. Внутренняя мощность ступени:

61 · 52,5 · 0,8154 = 2611,3 кВт.

Задача 3.

Как изменится расход перегретого пара через группу суживающихся сопел, если давление перед соплами Р₀₀ снизится до Р₀₁, а давление за соплами Р₁₀ поднимется до  Р₁₁? Температуру пара перед соплами считать неизменной.

Дано:

Р₀₀ = 20бар; Р₀₁ = 18бар; Р₁₀ = 15бар; Р₁₁ = 16бар.

Решение.

Расход через группу сопротивлений (т.е. группу суживающих сопел) подсчитывается при помощи формулы Флюгеля-Стодоллы.

= 0,6

Расход пара через сопла уменьшится в 0,6 раз.

Вопрос 2-3.

Типы конденсаторов, применяемые в турбинных установках.

Ответ.

Конденсатор – теплообменный аппарат, предназначенный для конденсации отработавшего в турбине пара при низком давлении. Конденсация пара происходит при соприкосновении его с поверхностью, температура которой ниже, чем температура насыщения при данном давлении в конденсаторе. Конденсация пара сопровождается выделением теплоты, затраченной ранее на испарение жидкости, которая отводится при помощи охлаждающей среды. Современные паротурбинные установки снабжены водяными конденсаторами. Водяные конденсаторы делятся на два типа: смешивающие и поверхностные. В смешивающих конденсаторах пар конденсируется на поверхности капель охлаждающей воды. В поверхностных конденсаторах пар и охлаждающая вода разделены стенками металлических трубок. Пока на ТЭС России используются только поверхностные конденсаторы. В конденсаторе поддерживается низкое давление от 3 до 10 кПа. Чем ниже температура и больше расход охлаждающей среды, тем более глубокий вакуум можно получить в конденсаторе.

1.По ходу циркуляционной воды конденсаторы бывают :одно, двух, трех, четырёхходовые.

2.Конденсаторы различаются по месту расположения отсосов воздушной